徐云峰

基于Nastran的某SUV白車身NVH性能仿真研究

徐云峰

（江鈴汽車股份有限公司 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)中心，江西 南昌 330001）

白車身是SUV重要組成部分，對(duì)整車性能有重要影響，文章針對(duì)某SUV車型白車身進(jìn)行了CAE模態(tài)和剛度及NTF分析，結(jié)果表明，此SUV白車身NVH性能滿足目標(biāo)要求。

SUV；白車身；NVH性能

1 引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人民的生活水平日益提高，乘用車尤其SUV銷量也得到快速發(fā)展，與此同時(shí)，人們對(duì)于SUV的舒適性要求也越來(lái)越高。白車身是整車重要組成部分，其結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越與否，直接影響整車舒適性、安全性和耐久性，同時(shí)，在載荷作用下，白車身剛度不足會(huì)導(dǎo)致車身系統(tǒng)產(chǎn)生大變形，出現(xiàn)共振問(wèn)題，[1-3]故研究白車身NVH性能具有重要的價(jià)值和意義。

本文研究源于某新平臺(tái)SUV需開(kāi)發(fā)白車身，需確保其NVH性能滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，通過(guò)有限元方法分析方法手段，基于Hyperworks及Nastran軟件，對(duì)某城市型SUV白車身進(jìn)行了CAE模態(tài)分析、彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度分析、NTF分析，CAE分析結(jié)果表明此SUV車型白車身NVH性能滿足目標(biāo)，對(duì)該SUV車型白車身系統(tǒng)性能提供了設(shè)計(jì)參考，最終通過(guò)了路試考核。

2 白車身CAE模態(tài)分析

2.1 白車身FEA模型

本文采用有限元軟件Hyperworks對(duì)某SUV白車身系統(tǒng)進(jìn)行了建模，網(wǎng)格大小為8mm，對(duì)應(yīng)材料為DC系列鋼材，模型質(zhì)量為370kg，有限元模型如圖1所示。

圖1 某SUV的白車身FEA模型

2.2 白車身CAE模態(tài)分析

本文分析了某SUV白車身自由模態(tài)，提取了白車身前六階模態(tài)，分析結(jié)果如圖2所示，其中1階整體扭轉(zhuǎn)頻率為26.7Hz，2階后端扭轉(zhuǎn)頻率為32.2Hz，3階前端橫擺頻率為35.9Hz，4階前端彎曲頻率為40.5Hz，5階頂棚扭轉(zhuǎn)頻率為44.1Hz，6階地板呼吸頻率為46.2Hz，匯總?cè)绫?，均滿足大于24Hz設(shè)計(jì)目標(biāo)。

表1 某SUV白車身模態(tài)分析結(jié)果表

3 白車身CAE剛度分析

3.1 白車身CAE彎曲剛度分析

本文對(duì)某白車身進(jìn)行了彎曲剛度分析，邊界條件如圖3所示，約束前端Z向平動(dòng)自由度，約束后端三向平動(dòng)自由度，施加扭矩T=3000Nm。

圖3 白車身扭轉(zhuǎn)剛度分析邊界條件示意圖

本文對(duì)某白車身進(jìn)行了彎曲剛度分析，分析結(jié)果如圖4所示，經(jīng)計(jì)算得到白車身縱梁Z向變形量為0.219mm，彎曲剛度為20283N/mm，大于設(shè)計(jì)目標(biāo)值18000N/mm，滿足要求。

圖4 白車身彎曲剛度分析結(jié)果

3.2 白車身CAE扭轉(zhuǎn)剛度分析

本文對(duì)某白車身進(jìn)行了扭轉(zhuǎn)剛度分析，邊界條件如圖5所示，約束前端Z向平動(dòng)自由度，約束后端三向平動(dòng)自由度，在白車身縱梁加載Z向F=2224N。

圖5 白車身扭轉(zhuǎn)剛度分析邊界條件示意圖

本文對(duì)某白車身進(jìn)行了扭轉(zhuǎn)剛度分析，分析結(jié)果如圖6所示，經(jīng)計(jì)算得到某SUV白車身第二懸置與第四懸置對(duì)應(yīng)斷面相對(duì)扭轉(zhuǎn)角0.0036rad，白車身扭轉(zhuǎn)剛度為815KN.m/rad，滿足目標(biāo)。

圖6 白車身扭轉(zhuǎn)剛度分析結(jié)果

4 白車身CAE_NTF分析

本文對(duì)某白車身進(jìn)行了NTF分析，在發(fā)動(dòng)機(jī)懸置點(diǎn)、前懸及后懸彈簧位置點(diǎn)各方向施加單位力激勵(lì)，在主駕乘員左耳獲得噪聲響應(yīng)曲線，截取頻率段為0-300Hz，邊界條件如圖7。

圖7 白車身NTF分析邊界條件

本文按照上述邊界條件，得到圖8的白車身NTF分析結(jié)果，從X/Y/Z三向響應(yīng)結(jié)果分析，響應(yīng)值都基本處于55dB以下，滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。

5 結(jié)論

本文基于Hyperworks和NASTRAN有限元仿真分析軟件，對(duì)某SUV白車身系統(tǒng)進(jìn)行了CAE自由模態(tài)分析、彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度分析及NTF分析，結(jié)果表明：

（1）白車身系統(tǒng)前六階模態(tài)都大于24Hz，滿足設(shè)計(jì)所需避頻目標(biāo)；

（2）白車身彎曲剛度為20283N/mm，大于設(shè)計(jì)目標(biāo)值18000 N/mm，扭轉(zhuǎn)剛度為815KN.m/rad；

（3）白車身NTF三向響應(yīng)結(jié)果基本都處于55dB附近及以下，滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。

[1] 鮑娣.某SUV白車身結(jié)構(gòu)性能分析及可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]安徽:合肥工業(yè)大學(xué),2019.

[2] 蔡智清.某SUV白車身剛強(qiáng)度分析及優(yōu)化[D]山西:中北大學(xué),2018

[3] 孫錦濤.某型SUV全承載式車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D]江西:南昌大學(xué), 2014.

Simulation Research on NVH Performance of a SUV BIW based on Nastran

Xu Yunfeng

( Product Development & Technical Center, JiangLing Motors Co, Ltd, Jiangxi Nanchang 330001 )

BIW (body in white) is an important part of SUV, which has an important impact on the performance of the whole vehicle. In this paper, CAE modal analysis, stiffness analysis and NTF analysis are carried out for BIW of a SUV. The results show that the NVH performance of BIW meets the target requirements.

SUV; Body-in-white; NVH performance

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.04.031

U467

B

1671-7988(2021)04-102-03

U467

B

1671-7988(2021)04-102-03

徐云峰，就職于江鈴汽車股份有限公司產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)中心。